Symulator hybrydowy dla gminy symulator cenotwórstwa nowej opłaty przesyłowej

Transkrypt

1 Politechnika Śląska Centrum Energetyki Prosumenckiej Wydział Elektryczny Instytut Elektrotechniki i Informatyki Konwersatorium Inteligentna Energetyka Nowy rynek energii elektrycznej sposoby zwiększania jego przejrzystości i efektywności Symulator hybrydowy dla gminy symulator cenotwórstwa nowej opłaty przesyłowej dr inż. Krzysztof Bodzek Gliwice, 24 maja 2016

2 Założenia Odbiorcy odbiorców: zużycie roczne około 23 GWh Produkcja - Instalacja PV 800 domów po 3 kw = 2,4 MW - Wiatrak 3 MW - Biogazownia 1 MW - Biogazownia 1 MW z zasobnikiem 3 MWh Akumulatory x 6 kwh, SoC% min =50 % 2

3 Podział odbiorców Odbiorcy Zużycie roczne (E r ) Liczba odbiorców (N) 1. Oświetlenie 1 GWh Budynki gminne 2 GWh Przedsiębiorcy taryfa C11 6 GWh Przedsiębiorcy taryfa C12 2 GWh Mieszkańcy taryfa G11 9 GWh Mieszkańcy taryfa G12 3 GWh 600 Razem 23 GWh

4 Symulator hybrydowy gminy - cenotwórstwo 4

5 Profil mocy RWE rok 2015 Profil przeskalowany do 23 GWh/rok Zakres dat:

6 Profil bazowy mocy oświetlenie Sterowanie programatorem astronomicznym Zakres dat:

7 Profil bazowy mocy budynki gminne Na podstawie 6 dób referencyjnych Zakres dat: G. Benysek, M. Jarnut, J. Kaniewski, S. Wermioski, P. Szcześniak: Uzyskanie i opracowanie wyników pomiarów profili obciążenia instalacji i odbiorników energii elektrycznej, GEKON REWIPROMIEN: Raport z zadania 4 7

8 Profil bazowy mocy przedsiębiorstwa taryfa C11 Przeskalowana wartość obciążenia z uwzględnieniem 6 dób referencyjnych Zakres dat: G. Benysek, M. Jarnut, J. Kaniewski, S. Wermioski, P. Szcześniak: Uzyskanie i opracowanie wyników pomiarów profili obciążenia instalacji i odbiorników energii elektrycznej, GEKON REWIPROMIEN: Raport z zadania 4 8

9 Profil bazowy mocy przedsiębiorstwa taryfa C12 Na podstawie 6 dób referencyjnych Zakres dat: G. Benysek, M. Jarnut, J. Kaniewski, S. Wermioski, P. Szcześniak: Uzyskanie i opracowanie wyników pomiarów profili obciążenia instalacji i odbiorników energii elektrycznej, GEKON REWIPROMIEN: Raport z zadania 4 9

10 Profil bazowy mocy mieszkańcy taryfa G11 Obciążenie RWE z uwzględnieniem pozostałych odbiorców Zakres dat:

11 Profil bazowy mocy mieszkańcy taryfa G12 Na podstawie 6 dób referencyjnych Zakres dat: G. Benysek, M. Jarnut, J. Kaniewski, S. Wermioski, P. Szcześniak: Uzyskanie i opracowanie wyników pomiarów profili obciążenia instalacji i odbiorników energii elektrycznej, GEKON REWIPROMIEN: Raport z zadania 4 11

12 Bilans PV, wiatrak, biogazownie 1MW i 1 MW z zas. 3MWh, Aku. 800x6 kwh Deficyt czarny Nadwyżka zielony 12

13 Moc chwilowa odbiorców pięciominutowa Generowany losowo współczynnik skalujący dla każdej grupy odbiorców: k i = 2 rand() N gdzie: rand() generator liczb pseudolosowych [0, 1) N liczba odbiorców w grupie Moc chwilowa (generowana losowo): rand() + 0,9 P P i = 5 PB k i N gdzie: P PB moc chwilowa odczytana z profilu bazowego 13

14 FK*- funkcja kary Aktualne taryfy Taryfa G11 FK = 1 Taryfa G12 FK = FK FK G11 dzień: noc: FK = 1,32 FK = 0,48 Taryfa C11 FK = 1,2 Taryfa C12 dzień: noc: FK = 1,53 FK = 1,05 14

15 FK*- funkcja kary Przebieg funkcji kary w ciągu dnia. Taryfa G12 Taryfa G11 Taryfa C12 Taryfa C11 Funkcja kary 15

16 FK*- funkcja kary Porównanie bilansu mocy z aktualnymi taryfami Zakres dat: Nadwyżka Taryfa G12 Taryfa G11 Funkcja kary Deficyt 16

17 FK*- funkcja kary Zależność liniowa Moc niezbilansowania P b = P g P o P bmax gdzie: P bmax Nadwyżka FK = 1 P b 6 1 maksymalna moc odpowiednio dla nadwyżki i deficytu 3 Deficyt FK = 1 + P b FK * 0.6 FK * Pb Pb 17

18 Rozliczenie roczne Pięciominutowy bilans dla 3600 odbiorców Koszt i = FK P i t gdzie: t czas bilansowania (5 min) Roczny względny koszt energii elektrycznej Koszt ri = m=1 Koszt i m Roczny koszt energii elektrycznej Koszt ri = Koszt ri Cena(PLN/kWh) 18

19 Roczny przebieg funkcji kary Funkcja kary 19

20 Porównanie funkcji kary z bilansem mocy Zakres dat: Nadwyżka Wysoka cena Funkcja kary Deficyt Niska cena 20

21 FK*- funkcja kary Tangens hiperpoliczny Moc niezbilansowania (MW) P b = P g P o P bmax gdzie: P bmax Nadwyżka maksymalna moc odpowiednio dla nadwyżki i deficytu FK = tanh(p b ) 1 Deficyt FK = 1 P b tanh(p b ) FK * 0.6 FK * Pb Pb 21

22 Roczny przebieg funkcji kary Funkcja kary 22

23 Porównanie funkcji kary z bilansem mocy Zakres dat: Nadwyżka Wysoka cena Funkcja kary Deficyt Niska cena 23

24 Podsumowanie: 1. Stosowane dotychczas taryfy energii elektrycznej nie uwzględniają wymuszonej produkcji w źródłach OZE, przez co ich stosowanie w prawie samodzielnych gminach, z dużą produkcją w wymuszonych źródłach OZE jest dyskusyjne. 2. Cenotwórstwo czasu rzeczywistego (5 min) jest możliwe do osiągnięcia stosując dostępne środki techniczne, a w szczególności net-metering. Prowadzone badania pokazują jednak, że konieczne staje się wprowadzenie zależności uwzględniających aktualny bilans energii elektrycznej z uwzględnieniem źródeł OZE. 3. Ze względu na konieczność uzależnienia ceny energii od aktualnego bilansu mocy, wprowadzono pojęcie funkcji kary. 24

25 Podsumowanie: 4. Na funkcję kary, mają wpływ czynniki takie jak: bilans energii, naładowanie zasobników, prognoza produkcji, reakcja odbiorców itd. Dalsze badania powinny skupić się nad optymalizacją tej funkcji. 5. Prezentowany symulator hybrydowy gminy jest doskonałym narzędziem pozwalającym na optymalizację funkcji kary a docelowo, jako narzędzie pozwalające na projektowanie infrastruktury energetycznej, ze szczególnym uwzględnieniem gmin. 6. Zaimplementowane w symulator mechanizmy bilansowania energii elektrycznej oraz obliczeń aktualnej wartości funkcji kary, pozwalają na zasymulowanie rocznego rozliczenia dla 3600 odbiorców w bilansowaniu pięciominutowym (prawie 380 mld rozliczeń) w czasie niespełna 3 minut, na średniej klasy komputerze przenośnym. Rozliczenia uwzględniają generowaną losowo zmienność obciążenia dla każdego odbiorcy. 25